CRISPR ilieleza: mkasi wenye nguvu zaidi duniani

Ulimwengu wa genetics umekuwa sehemu sawa za ahadi na utata tangu kuingia kwake kwenye zeitgeist ya umma katika karne ya 20. Uhandisi wa chembe za urithi, haswa, umezama sana katika upotoshaji na wasiwasi kiasi cha kuonwa kuwa uchawi mweusi na wengine. Watu mashuhuri walio na akili timamu mara kwa mara hutangaza mabadiliko ya kimakusudi ya DNA, hasa DNA ya binadamu, kama matokeo ya kimaadili. 

Wanadamu wametumia uhandisi wa maumbile kwa milenia

Lawama kama hizo zinaonyesha ulimwengu ambao haujakuwepo kwa milenia. Mfano dhahiri zaidi ni chakula, haswa cha aina ya GMO. Tufaha hizo kubwa, zilizochangamka, na tamu Nyekundu zinazoruka kutoka kwenye rafu za mboga ni tofauti ikilinganishwa na mababu zao wa awali.

Kwa kuzaliana aina maalum za tufaha, wanadamu waliweza kueneza jeni ambazo zilisababisha phenotypes zilizopendekezwa (madhihirisho ya mwili). Muhimu zaidi, kuchagua kwa matoleo ya vyakula vikuu vinavyostahimili ukame kama vile nafaka na mchele kumeokoa ustaarabu mwingi kutokana na kuanguka kwa njaa. 

Wanyama wa ndani hutoa tofauti inayong'aa zaidi. Mbwa mwitu ni wakali, wawindaji wa eneo. Wana hadi pauni 180 za ugaidi tupu ambao ni wanadamu wachache wangeweza kupigana vizuri zaidi. Teacup Pomeranians, kinyume chake, wana uzito wa paundi nane wakilowa, na mwanadamu yeyote ambaye anapoteza pambano hastahili kupitisha nyenzo zake za urithi.

Kwamba mmoja wa wawindaji hodari zaidi ulimwenguni alipunguzwa kuwa mpira wa kurusha kupumua ni ushuhuda wa mapenzi yote ya wanadamu kwa kubadilisha DNA kimakusudi. Tabia za kawaida ambazo jamii huchagua kati ya wanyama ni pamoja na unyenyekevu, utii, nguvu na, kwa kweli, utamu. 

Bado ni wazo la mabadiliko ya DNA ya binadamu ambayo kweli huacha taya agape na knickers katika makundi. Maadili ya hali ya juu ya vuguvugu la awali la eugenics la Amerika lilitoa kimbilio salama kwa utetezi wa ukuu wa rangi, ambao ulibadilika na kufikia kilele cha kuogofya katika Reich ya Tatu. 

Hata hivyo, ukuzaji wa makusudi wa jeni zinazohitajika ni jambo la kawaida katika jamii huria. Mfano ulio wazi zaidi ni uavyaji mimba, ambao ni halali katika jamii nyingi za Magharibi. Haiwezekani kubishana kuwa wanadamu hawana upendeleo kwa baadhi ya jenomu katika ulimwengu ambapo takriban asilimia tisini ya watoto walio na Down Syndrome wameavya mimba.

Nchini Marekani, mahakama zimeona uavyaji mimba unaotegemea chembe za urithi kuwa haki ya kikatiba: Madaktari wanaoficha kuonyesha matatizo ya kijeni miongoni mwa vijusi, wakihofia kwamba mama atatoa mimba, wameidhinishwa.

Kubadili DNA ya mtu kimakusudi si kitu sawa na kuwezesha jeni fulani katika muda wa vizazi vingi. Hata michakato ya mara moja ya uundaji wa GMOs (viumbe vilivyobadilishwa vinasaba) hukuruhusu tu kuingiza jeni zilizopo kwenye spishi zingine tofauti na kuunda riwaya. Hata hivyo, ni wazi kwamba wanadamu wanapendelea chembe fulani za urithi kuliko nyingine na watachukua hatua kali ili kufanya jeni hizi kuwa za kawaida zaidi. Ya kwanza inatoa tu njia ya haraka, sahihi zaidi ya kukamilisha malengo ya mwisho. 

Mbinu ya kubadilisha chembe za kijeni kwa ustadi imekwepa ubinadamu kwa muda mrefu kwa sababu ya utata mkubwa wa athari za kemikali za kibayolojia zinazozunguka DNA na vile vile zana chache ambazo zinafanya kazi kwa kiwango kidogo sana. Hasa, mbinu ya kukata DNA katika maeneo halisi ili sehemu ndogo ziweze kubadilishwa imekuwa ngumu.

Mafanikio ya 2015 yalibadilisha haya yote; mafanikio haya sasa yanawaruhusu wanadamu kuondoa upungufu huu wa muda mrefu. Ulimwengu wa uwezekano unangoja na uwezekano wa kupanga upya kwa kiwango kikubwa miili yetu, mazingira yetu na hata uchumi wetu uko kwenye sitaha. 

CRISPR: Mikasi yenye nguvu zaidi katika historia

(Kumbuka: ukiweza kutaja chembechembe zote kuu za seli na zaidi ya aina tatu za RNA juu ya kichwa chako, pengine utapata maelezo yafuatayo yamerahisishwa kupita kiasi. Ikiwa una ufahamu wa kimsingi wa nini DNA na RNA ni, haya yatakuwa maelezo ya Goldilocks. Ikiwa hujui RNA ni nini, ifikirie kama kaka mkubwa wa DNA ambaye hata hivyo aliishia kuwa mvulana wa DNA.) 

Mafanikio haya yanakwenda kwa jina la CRISPR/CAS9, kwa kawaida hufupishwa hadi CRISPR tu. Mbinu hii bunifu, inayotamkwa kama katika "Laiti toast yangu ingekuwa nyororo," ni kifupi cha Marudio Mafupi ya Palindromic Yaliyounganishwa Mara kwa Mara. Je, hii inaonekana kama mdomo? Ni. Suck it up. Ndivyo zilivyokuwa "Nadharia za Uhusiano wa Jumla na Maalum" na "Deoxyribonucleic acid." Ugunduzi wa trailblazing mara nyingi huwa na majina marefu; kuvaa suruali kubwa ya mvulana / msichana mkubwa inashauriwa wakati wa kushughulika na teknolojia ya futuristic.

Ingawa DNA iliyobadilishwa ni ya bandia, vipengele vyote viwili vya CRISPR hutokea kwa kawaida. Kwa msingi wake, inachukua faida ya mfumo wa kinga unaosimamia seli zote zilizo hai. Fikiria hili: mfumo wa kinga ni mgumu sana, haswa ule wa mwanadamu, lakini 99% ya wakati, virusi moja haiwezi kumwambukiza mtu yule yule kwa nyakati mbili tofauti.

Hii ni kwa sababu nyuzi za DNA ya virusi huhifadhiwa na "kukumbukwa" ndani ya seli baada ya kukutana mara ya kwanza. Katika karne ya ishirini, wanasayansi waligundua kwamba aina fulani za bakteria hufunga vipande hivi vya DNA kati ya nyuzi fupi, zinazorudiwa za jozi msingi ambazo pia ni palindromic: CRISPRs. Sehemu za virusi sasa zimeingizwa kwa kudumu kwenye genome ya bakteria. Na ulijiona wewe ni hodari wa kuweka kinyongo. 

Hebu fikiria bacteriophage (virusi vinavyolenga bakteria tofauti na viumbe vyenye seli nyingi, kama vile binadamu) hushambulia Barry Bacteria lakini haimuui. Wiki moja baadaye, Phil the Phage anarudi kwa Raundi ya 2. Ingawa Barry anaona Phil akimnyang'anya, hawezi kutuma seli nyeupe za damu kwenda kumpiga Phil kwa sababu hana. Mfumo wa kinga ya bakteria hutumia njia tofauti.

Hapa ndipo Cas9, nusu nyingine ya mfumo wa CRISPR, inapotumika. Cas9, ambayo inawakilisha protini 9 inayohusishwa na CRISPR, huchanganua DNA ya kigeni inayokutana nayo na kuangalia ikiwa yoyote kati yake inalingana na DNA ya virusi ambayo imehifadhi kati ya CRISPRs. Ikiwa ndivyo, Cas9 huanzisha endonuclease, pia inajulikana kama kimeng'enya cha kizuizi, ili kukata mkono, au mguu wa Phil, au labda hata kichwa chake. Vyovyote vile sehemu, upotevu wa sehemu kubwa kama hiyo ya kanuni zao za kijenetiki karibu kila mara hufanya virusi visiweze kutekeleza nia yake ya uwindaji.

Mifumo ya kinga ya binadamu hushinda vita dhidi ya virusi kwa kutuma mashujaa bora kabisa wa mageuzi wa hadubini kwenda kupigana, wakiwa na maelezo sahihi sana ya mwonekano na mbinu ya adui. Njia ya bakteria ni sawa na kuingilia maagizo ya kamanda kwa askari wake wa miguu. "Shambulia milango alfajiri," inakuwa "Shambulia [TUPU] kwa [TUPU]," na uvamizi huo haukufaulu. 

Hatimaye, wanasayansi waligundua kwamba karibu kila kiumbe hai kina vipengele vya CRISPR na Cas9. Hili linaweza kuonekana kuwa la kushtua, lakini kwa kweli ni jambo dogo, ikizingatiwa kwamba kila kitu kilicho hai kimetokana na bakteria. Katika viumbe hivi, CRISPRs ni sawa na maktaba ya zamani ambayo jiji halijawahi kuhangaika kubomoa, na Cas9 ni mojawapo ya vimeng'enya vya kizuizi muhimu zaidi.

Walakini, wako pale, wanafanya kazi, na bora zaidi, waligeuka kuwa wasio na ubaguzi sana: wanasayansi wangeweza kuwalisha sehemu za DNA ambazo hazihusiani na virusi, na CRISPR ingewarekodi kwa uaminifu na Cas9 ingefanya chale kwa uaminifu. . Kwa ghafula, tulikuwa na mkasi wa Mungu mikononi mwetu, nao wakafanyia kazi karibu aina yoyote ya DNA tuliyojaribu: chakula, wanyama, magonjwa na binadamu. 

Ingawa mbinu hii inajulikana kama "CRISPR," ni mchanganyiko wa CRISPR na Cas9 ambao una nguvu ya ajabu. Kama ilivyotajwa, kuna idadi ya vimeng'enya vya kizuizi vilivyogunduliwa hapo awali, au mkasi wa DNA. Hata hivyo, CRISPR ndiyo njia ya kwanza ambayo binadamu wameweza kudhibiti pale ambapo mkasi hukatwa kwa usahihi wa hali ya juu. 

Kimsingi, CRISPRs ni sehemu fupi za DNA zinazotumika kama alamisho, au kama ishara mbili zinazosema "Anza kukata hapa" na "Acha kukata hapa." Cas9 ni protini inayoweza kusoma CRISPR na kutoa kimeng'enya ili kukata katika nafasi zote mbili zilizowekwa alama na alamisho.

CRISPR inaweza kufanya nini?

Mpenzi, nini hawawezi CRISPR je? Kuna aina mbili kuu za matumizi ya teknolojia: nyenzo mbaya ya kijeni inayopatikana katika saratani inaweza kubadilishwa na mlolongo wa DNA uliorekebishwa ili kuondoa mabadiliko hatari, na inaweza kutumika kuboresha vipengele fulani vya phenotype.

CRISPR inasisimua kwa sababu si mtoto mdogo kiumri na bado ameruka kutoka maabara hadi kliniki. Waandishi wa utafiti wa 2015 wanaojitokeza Nature waliweza kutoza 48% ya nyenzo za kijeni za VVU kutoka kwa seli zilizoathiriwa na VVU kwa kutumia CRISPR. Walakini, linapokuja suala la saratani, CRISPR tayari imeruka kutoka kwa sahani ya petri hadi kwa wanadamu: mnamo Juni, NIH iliidhinisha utafiti wa kwanza wa seli T zilizoundwa kupitia CRISPR.

Jaribio linalenga kuzuia kurudia kwa saratani. Kama mtu yeyote aliye na marafiki au familia ambao wamepambana na saratani (ambayo, kwa huzuni, ni watu wengi) ajuavyo, kutangazwa kuwa hauna saratani si sawa na kuponywa. Kwa miaka mitano hadi kumi ijayo, hakuna chaguo ila kungoja na kuona ikiwa mifuko ya dakika yoyote ya saratani iliepuka matibabu na inangojea nafasi ya kukua tena. Seli za T za CRISPR zina DNA ya saratani iliyoingizwa kwenye jenomu zao, na kuzipa sawa na miwani ya kuona ambayo inaweza kumtafuta mfalme wa magonjwa yote.

VVU na saratani ni Goliath mbili za kutisha zaidi za dawa za patholojia. Na bado, kulinganisha CRISPR na David ni sitiari isiyotosha. David alikuwa angalau mtu mzima, ilhali CRISPR si mtoto mchanga, na mtoto huyu tayari anapiga mashuti langoni dhidi ya maadui hawa wanaoendelea sana wa ubinadamu.

Bila shaka, watu wengi hawatumii maisha yao mara kwa mara kati ya VVU na saratani. Magonjwa ya kawaida zaidi yenye utata kidogo, kama vile mafua na mafua, yatakabiliwa kwa urahisi na seli za T kwenye crispy steroids.

Kukata DNA mbaya ni nzuri, lakini ni katika urekebishaji wa DNA mbovu ambapo uwezo wa CRISPR upo kweli. Mara tu DNA inapokatwa mahali pazuri, na sehemu iliyobadilishwa kuondolewa, inakuwa rahisi kutumia polima za DNA kuunganisha DNA sahihi pamoja.

Matatizo ya kawaida ya kijeni nchini Marekani ni hemochromatosis (chuma nyingi katika damu), cystic fibrosis, Ugonjwa wa Huntington, na Down Syndrome. Marekebisho ya sehemu zinazosababisha magonjwa ya DNA inaweza kuzuia kiasi kikubwa cha mateso ya binadamu. Zaidi ya hayo, manufaa ya kiuchumi yangekuwa mazuri sana: wahafidhina wa kifedha wangefurahia kuokoa dola milioni 83 ambazo NIH hutumia kila mwaka kwa cystic fibrosis pekee; waliberali wangekuwa na fursa ya kuwekeza tena pesa hizi katika ustawi wa jamii.

Kwa wale wanaopata Down Takwimu za utoaji mimba wa Ugonjwa inasumbua, marekebisho ya CRISPR yanaweza kuwa maelewano yanayofaa, kuokoa maisha ya fetusi huku kikihifadhi haki ya mama ya kutozaa mtoto mwenye ulemavu mkubwa.

Ulimwengu wa teknolojia ya kibayoteknolojia tayari unasisitizwa na CRISPR. Sekta ya chakula ya GMO pekee tayari ina thamani ya mabilioni ya dola kwa mwaka na mbinu ambazo ni mbaya sana ikilinganishwa na CRISPR. Makampuni ya GMO kama Monsanto yameboresha maelfu ya vyakula kwa kuingiza jeni nzima zinazokuza ugumu, ukubwa, na utamu kutoka kwa vyakula vingine.

Sasa, uwindaji wa jeni umekwisha, na makampuni ya kibayoteki yanaweza kubuni jeni bora kabisa la kuingiza. Kuna uwezekano kwamba katika miongo michache ijayo, Red Delicious italazimika kusalimisha ukuu wake kwa bidhaa kulingana na Red Orgasm au Uzoefu Mwekundu wa Kiroho.

Athari za kibiashara na kisiasa

CRISPR pia ina athari za usumbufu na demokrasia. Uhariri wa jeni katika miaka ya 2010 umekuwa kama kompyuta katika miaka ya 1970. Zipo, lakini ni ngumu na ni ghali sana. Bado, bidhaa hiyo ni ya thamani sana hivi kwamba kampuni kubwa za kutosha kumudu zinapata faida kubwa ya soko.

Hii ndiyo sababu kampuni kama Monsanto zimeweza kupata ukiritimba wa karibu katika uwanja wa GMO. CRISPR itafanya kwa uhandisi wa maumbile kile kompyuta za kibinafsi zilifanya kwenye programu katika miaka ya 1980; yaani, kuboresha kwa kiasi kikubwa teknolojia, huku ikiifanya iwe nafuu kiasi kwamba wafanyabiashara wadogo na watu binafsi wanaweza kunufaika nayo. Iwe wewe ni mwanafunzi wa biolojia, mdukuzi wa kibayolojia au mjasiriamali anayeanza, unaweza kununua vifaa vya CRISPR kwenye mtandao kwa dola mia chache.

Kwa hivyo, CRISPR inapaswa kuwafanya wachuuzi wa kibayoteki kama Monsanto wawe na wasiwasi sana. Mamilioni ya watu wanaotaka kudhoofisha au kushinda kampuni wote wamepewa jambia.

Baadhi ya watu wanapinga Monsanto kwa sababu wanapinga GMOs. Sauti kama hizo hazipewi sifa kubwa katika jumuiya ya wanasayansi: GMOs zinachukuliwa kuwa salama kabisa, karibu kila mtu anazikula, na GMO zinazostahimili ukame/zinazoongeza mavuno ambazo zilisimamia "Mapinduzi ya Kijani" barani Afrika na India katika miaka ya 1970 zimeokoa mamia. ya mamilioni ya watu kutokana na njaa.

Hata hivyo, watu wengi wanaounga mkono GMO wanapinga Monsanto kwa sababu ya mazoea yake ya biashara ya ukiritimba na majaribio ya kuwalazimisha wakulima maskini kutumia mbegu zake. Kabla ya CRISPR, kulikuwa na kidogo wangeweza kufanya isipokuwa wangekuwa na dola milioni mia moja ili kuzindua uhandisi wa maumbile. Mabishano yao yaliyoboreshwa zaidi yalielekea kuzamishwa na "GMOs itafanya meno yako kuanguka nje na kuwapa watoto wako tawahudi" umati, na kuruhusu Monsanto kuhalalisha upinzani wake kwa kuipaka rangi kama isiyo ya kisayansi.

Sasa, uwezo wa kumudu wa CRISPR utaruhusu GMOs na uwanja wa uhandisi wa jeni kurejeshwa na wenye nia ya kidemokrasia, na vijana, na tabaka la kati, na wale wanaoamini kuwa ushindani mkali kati ya biashara huleta maendeleo ya haraka na uchumi wenye afya. kuliko kufanya ukiritimba wa ossified.

Maadili na masuala mengine

Masuala ya kimaadili ya uhandisi jeni yanaweza kuwa makubwa. Uwezekano wa kuunda supervirus ambayo ina ins na nje ya mfumo wa kinga ya binadamu iliyoandikwa katika genome yao haiwezi kuachwa. Haya ni matarajio yanayosumbua; ingegeuza dhana ya kawaida, na kuwa sawa na virusi vinavyochanjwa dhidi ya mfumo wa kinga. "Watoto wabunifu" wanaweza kusababisha kuibuka tena kwa eugenics na mbio ya mikono ya wanadamu ambayo ustaarabu umefungwa katika mapambano ya mara kwa mara ili kuunda raia wenye akili zaidi, wakatili.

Hata hivyo, haya ni masuala na uwezo wa baadaye wa uhandisi wa maumbile, sio na hali halisi ya sasa ya CRISPR. Kwa sasa, hakuna jambo lolote kuu la kimaadili linaloweza kutekelezwa, hasa kutokana na uelewa wetu mdogo wa biolojia yetu wenyewe. CRISPR inamaanisha kuwa ikiwa tungekuwa na mpango wa kuunda virusi kuu iliyotajwa hapo juu, labda tunaweza. Hata hivyo, ujuzi wetu wa mfumo wa kinga ni mdogo mno kuweza kutekeleza virusi vinavyoweza kuukwepa.

Wasiwasi juu ya watoto wa wabunifu vile vile huzidi. Kwanza kabisa, mchanganyiko wa uhandisi wa maumbile na eugenics ni hatari na sio sahihi. Eugenics ni sayansi ya takataka. Eugenics hutegemea dhana potofu kwamba sifa kama vile akili na nguvu ndizo zinazoweza kurithiwa, kinyume na maafikiano ya kisasa kwamba 1) sifa hizi hazifafanuliwa vibaya sana, na 2) zinatokana na mwingiliano changamano wa genome (sio tu jeni chache za kibinafsi).

Mtazamo wa eugenists wengi na utangazaji wa mbio nyeupe unaonyesha kwamba harakati si kitu zaidi ya jaribio la kutoa veneer ya pseudoscientific ya uhalali kwa mawazo ya zamani ya ubaguzi wa rangi. Baada ya yote, "mbio" nyeupe yenyewe ni ujenzi wa kijamii, kinyume na ukweli wa kibiolojia.

Muhimu zaidi, wana eugenics wamebishana mara kwa mara kwa uendelezaji wa jeni "safi" kwa nguvu. Katika miaka ya 1920 Amerika, hii ilimaanisha kufungia kila mtu kutoka kwa walemavu wa kiakili hadi kwa wazinzi wa ngono, na katika miaka ya 1940 Ujerumani, ilimaanisha kuuawa kwa mamilioni ya wasio na hatia. Licha ya kuwa Reich ya Tatu imewaua watu wengi waliogunduliwa kuwa na skizofrenic, Ujerumani ya kisasa haionyeshi kupotoka kwa skizofrenia kutoka kwa majirani zake.

Hiyo ilisema, uchoraji wa wahandisi wa maumbile kama eugenics huchafua jina zuri la wanasayansi wanaofanya kazi kuboresha hali ya maisha. zote binadamu, na vilevile kuwapa wataalamu wa eugenics fursa nzuri ya kurejea kwa kujihusisha na uvumbuzi unaosisimua zaidi katika sayansi hivi sasa. Wahandisi wa CRISPR hawaidhinishi nadharia za ubaguzi wa rangi, na wanataka kukupa zaidi uhuru, zaidi chaguo la kuishi maisha yako.

Hapana, CRISPR haitaongoza kwa wazazi kuunda ushoga kutoka kwa watoto wao. "Jini la mashoga" ni sitiari inayofaa sana kuelezea wazo kwamba ushoga sio chaguo. Walakini, kama uwakilishi halisi wa ukweli, inatoa kidogo. Ujinsia wa binadamu ni msururu wa tabia tata, zinazoingiliana ambazo zina misingi ya kijeni na kimazingira. Ukweli kwamba wazazi wenye tabia ya ushoga hawawapi mimba watoto ambao baadaye wanageuka kuwa mashoga inathibitisha kwamba hakuna "jeni la mashoga" rahisi vya kutosha kwa CRISPR kuweza kuibadilisha kwa jinsia tofauti.

Vile vile, hoja nyuma ya hofu ya "mlipuko wa akili wa kiinitete" kupitia CRISPR ina dosari. Akili ya mwanadamu ndio taji ya Dunia, na inawezekana kabisa ya mfumo mzima wa jua. Ni ngumu na inatia moyo kiasi kwamba asilimia kubwa ya wanadamu wanaamini kuwa asili yake ni ya ajabu. DNA, lugha ya utayarishaji wa kibaolojia, huisimba, lakini kwa njia ambayo kwa sasa ni mbali na ufahamu wetu. Ulimwengu ambapo tulielewa jinsi ya kubadilisha akili zetu kupitia CRISPR ungekuwa ulimwengu ambapo tulijua jinsi ya kuwakilisha akili katika lugha ya programu.

Kukumbuka kwamba DNA ni lugha ya programu inatupa sitiari muhimu kuelewa pengo kati ya uwezo wa CRISPR na zile zinazohitajika kutekeleza hofu za watu kuhusu uhandisi jeni. Mwili wa mwanadamu ni programu ya kompyuta iliyoandikwa katika mabilioni ya mistari ya msimbo wa msingi wa DNA.

CRISPR inatupa uwezo wa kubadilisha msimbo huu. Walakini, kujifunza jinsi ya kuchapa hakukufanyi kuwa mtaalamu wa programu. Kuandika kwa hakika ni sharti la kuwa mtaalamu wa kutengeneza programu, lakini kufikia wakati ambapo mtu anakaribia ustadi wa kutayarisha programu, atakuwa amepita muda mrefu katika ugunduzi wa kujifunza jinsi ya kuchapa.